(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業手段（３）のための作業平面（１００）を規定する、作業手段（３）のための駆動される支持装置（５）と、
前記作業手段（３）に高周波振動を加える励振アクチュエータ（１５）と、
を備える工作機械（１）であって、
前記励振アクチュエータ（１５）は、前記作業手段（３）に直接又は間接に、前記作業平面（１００）から離れた領域で高周波振動を加え、前記作業手段（３）は、循環する研削ベルト（４）又は研磨ベルトにより形成されており、該研削ベルト（４）又は該研磨ベルトには、前記作業平面（１００）に沿って延在するベルト区分（１１）から離れた領域で、前記励振アクチュエータ（１５）を介して高周波振動が加えられていることを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記励振アクチュエータ（１５）は、前記作業手段（３）に接触式又は非接触式に高周波振動を加える、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記励振アクチュエータ（１５）は、前記作業手段（３）に背面側で高周波振動を加える、請求項１又は２記載の工作機械。
【請求項４】
前記励振アクチュエータ（１５）は、前記作業手段（３）に、延在方向に対して直交方向で高周波振動を加える、請求項１から３までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項５】
前記研削ベルト（４）又は前記研磨ベルトには、前記支持装置（５）の変向ロール（６，７）間に位置する、前記作業平面（１００）から離れた領域で、前記励振アクチュエータ（１５）を介して高周波振動が加えられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項６】
前記励振アクチュエータ（１５）は、前記研削ベルト（４）又は前記研磨ベルトに、循環方向に対して横方向に位置する条片状の伝達部材（１４）を介して高周波振動を加える、請求項５記載の工作機械。
【請求項７】
前記励振アクチュエータ（１５）は、条片状の要素として形成されており、前記研削ベルト（４）又は前記研磨ベルトに高周波振動を加える、請求項５記載の工作機械。
【請求項８】
前記励振アクチュエータ（１５）は、超音波領域で作動し、圧電素子として形成されているか、又は前記作業手段（３）を磁気式又は誘導式に励振する、請求項１から７までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項９】
前記研削ベルト（４）又は前記研磨ベルトには、逆回りするベルト区分の、変向部間で支持されずに延在する領域で、前記励振アクチュエータ（１５）を介して高周波振動が加えられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の工作機械、特に手持ち形工作機械に関する。
【０００２】
従来技術
上述の形態の手持ち形工作機械として形成された研削機械は、ドイツ連邦共和国特許第１０２００４０６１２２２号明細書において公知である。この公知の機械の場合、作業手段のための支持装置として、支持プレートが設けられている。支持プレートを介して、作業手段のための作業位置が規定されており、作業手段は、被加工物の加工したい表面に対して平行な作業平面において可動であり、駆動可能である。この運動に重畳させて、作業手段は、励振アクチュエータを介して高周波振動に曝されている。励振アクチュエータは、超音波式に作動し、作業手段と支持プレートとの間に位置するゲル材料を介して作業手段に作用する。励振アクチュエータを介した振動励起は、作業平面に対して垂直又は水平に、表面をより滑らかにする目的で実施される。このように形成された工作機械として、ベルトサンダ等の、支持装置の循環式又は回転式の駆動装置を備える研削機械が考えられている。
【０００３】
循環する研削手段、特に研削ベルトと、その都度の加工したい被加工物を固定するために設けられた、循環する搬送ベルトの形態の被加工物担体と、を備える研削装置では、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４１９２５号明細書において、搬送ベルトに面し、搬送ベルトに対して平行に延び、かつ搬送ベルトにより担持され搬送ベルトと研削ベルトとの間に位置する被加工物に支持された研削ベルトの領域に、圧着要素を介して、被加工物及び被加工物の下に位置する搬送ベルトに向かって力を加えることが公知である。搬送ベルト及び研削ベルトの同一方向の運動に重畳されて、搬送ベルト及び研削ベルトは、互いに相対的に、送り方向とは異なる方向に振動させられる。被加工物のその都度の表面点に関して、送り運動及び振動運動により規定されるそれぞれ異なる方向から作用する力は、高い材料除去率を可能にし、このことを特に、温度に依存して加工領域に発生する粘着性の摩耗機構の減少によって保証するものである。
【０００４】
発明の開示
本発明の課題は、作業手段への高周波振動の印加の実施によって、作業手段の、良好な作業結果を伴って使用可能な耐用時間を延ばすことである。
【０００５】
この課題は本発明により、請求項１の特徴により解決される。従属請求項に係る発明は、好ましい態様である。
【０００６】
本発明の解決手段では、その都度加工したい被加工物面に対する作業手段の作用形態が、作業手段の振動、特に高周波振動の励起に基づいて、直接影響を受けるのではなく、むしろ、作業手段は、作業手段と被加工物との間の接触領域外、つまり、特に作業平面から離れた領域で、適当に励振される、特に高周波振動が加えられる。このことは、作業手段の作業構造が、場合によっては起こり得る堆積物又は付着物から解放される、つまり、例えば付着した集積物及び／又は汚れによる影響を被らないように行われる。
【０００７】
こうして、研磨ベルト、研削ベルト、フラットなサンドペーパ等により形成される作業手段において、堆積した汚れや塵埃が、作業領域外にふるい落とされ、場合によっては直接吸引されることもできる。その結果、作業手段は、その都度の作業領域でクリーニングされた状態で使用される。相応の形式で、例えば研削ベルト又はフラットなサンドペーパとして形成される作業手段の場合、高周波振動の印加により、研削構造に悪影響を及ぼす、場合によっては目詰まり等により部分的に研削構造を覆った堆積物も飛散させることができる。その結果、確かに、作業構造の、耐用時間に制約された通常の摩耗が生じるが、構造は、その都度の保全状態で、完全に使用可能に維持される。つまり、集積物、目詰まり等に覆われて使用不能となることは、もはやない。
【０００８】
特に、作業手段への振動の印加は、その都度の励振アクチュエータを介して、好ましくは作業手段の、作業側とは関係のない背面側で、好ましくは作業手段の延在方向に対して直交方向で実施される。
【０００９】
循環する研削ベルト又は研磨ベルトとして形成された作業手段に関して、これに関して好ましい解決手段は、研削ベルト又は研磨ベルトに、作業平面に沿って延在するベルト区分あるいはロール間区分から離れた領域で高周波振動を加えることである。特に、逆回りするベルト区分の、変向部間で支持されずに延在する領域は、単数又は複数の励振アクチュエータのための好ましいアプローチ領域を形成する。励振アクチュエータは、ベルトに対して直接又は間接に、場合によってはその都度単数又は複数の伝達部材として形成された打撃条片を介して作用する。
【００１０】
少なくとも１つの励振アクチュエータが、個別条片のように好ましくは作業手段の循環方向に対して横方向で延在する複数の打撃条片のための励振要素として設けられていると、有利な場合がある。個別条片は、循環方向で間隔を置いて、かつ場合によっては互いに角度をなして、好ましくは波状の励振パターンを達成するために配列される。波状の励振パターンは、それぞれの堆積物を飛散させることにより行うクリーニングを促進する。
【００１１】
本発明の範囲内で、特に圧電素子が励振アクチュエータとして考えられる。しかし励振は、本発明により、磁気抵抗式に実施されてもよい。この場合、１５ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、典型的には２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ領域の運転周波数が使用される。これは、この使用目的で好ましくは２０Ｗ以上のオーダにある励振アクチュエータの出力の場合である。
【００１２】
考えられる超音波アクチュエータの本発明の目的のための出力密度は、単位圧電体積あたり５Ｗ（５Ｗ／ｃｍ３）以上、典型的には２０Ｗ（２０Ｗ／ｃｍ３）以上である。０．２ｃｍ３より大、好ましくは１ｃｍ３より大のアクティブな圧電体積が設けられている。さらに、好ましくは、最高の出力発生のため、共振周波数内での正確な励振のための位相制御連鎖（Ｐｈａｓｅｎｒｅｇｅｌｋｅｔｔｅ）が設けられている。励振は、電流及び電圧の位相シフトが可能な限り０°となるように実施される。
【００１３】
これをベースとして、良好に取り扱い可能な手持ち形工作機械が、特に研削工具又は研磨工具として形成される。好ましくは、特に超音波発生器として形成される励振アクチュエータだけでなく、制御電子回路及びエネルギ供給部も、機械ハウジング内に組み込まれて配置され、可能な電源網供給部の代わりに又は電源網供給部に対して付加的に、エネルギ供給がバッテリパック、特に差し込み可能なバッテリパックを介して実施されてもよい。
【００１４】
本発明の範囲内には、作業手段、特に研削ベルト又は研磨ベルトとして形成された作業手段に振動を磁気式又は誘導式に励起することも含まれる。特に作業手段、例えば研削ベルト又は研磨ベルトの振動励起及び／又は力の印加のこのような形態との関連で、作業手段を、特に糸状又は織物状の金属の包含物やインサートを伴って形成するか、又は金属の担体上に形成される研削ベルト又は研磨ベルトを形成することも有利である。
【００１５】
本発明のそれ以外の詳細及び特徴は、特許請求の範囲、発明を実施するための最良の形態及び図面から看取可能である。図面は、著しく概略的に、ベルトサンダとして形成された手持ち形工作機械を、下斜め後方から見た斜視概略図で、その下に位置する被加工物とともに示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ベルトサンダとして形成された手持ち形工作機械及びその下に位置する被加工物を下斜め後方から見た斜視概略図である。
【００１７】
図１は、本発明に係る電動工作機械の一例として、手持ち形のベルトサンダ２の形態の手持ち形工作機械１を示している。ベルトサンダ２は、作業手段３として循環する研削ベルト４を有している。研削ベルト４は、変向ロール６及び７を備える支持装置５を介して機械ハウジング８に対して支持されている。機械ハウジング８は、研削ベルト４のための駆動装置を収容する。相応の駆動モータ９は、概略的に図示してある。駆動モータ９は、研削ベルト４を案内している変向ロール６，７の少なくとも一方に駆動結合されている。変向ロール６，７は、互いに軸線平行に配置されており、研削ベルト４の、両変向ロール６，７に対して支持された支持領域間には、研削ベルト４の、変向ロール６，７から離れて位置するベルト区分、すなわちロール間区分（Ｔｒｕｍ）１０，１１が延在している。ここでロール間区分とは、特に、研削ベルト４の、変向ロール６，７によって支持されず、変向ロール６，７上に載っていない区分と解される。
【００１８】
これらのロール間区分１０，１１のうち、本実施の形態では概略的に示した被加工物１３の加工したい表面１２に面した、本図で見て下側のロール間区分１１は、その都度の作業平面１００内を延在する。作業平面１００内でロール間区分１１は、加工したい表面１２上に置かれ、特に擦り、切り、掻き、削り、磨き等、作業手段３の種類に応じて材料除去及び／又は平滑化を行いながら表面１２上を運動する。これには、被加工物１３の表面１２の程度の差こそあれ著しい摩滅と、作業手段のある程度の鈍化とが伴う。これは、一方では、加工したい被加工物表面１２の材料に依存し、他方では、作業手段３のコーティングの種類、例えば研削粒子を含む作業手段３のコーティングに依存するとともに、とりわけロール間区分１１の長さ、循環速度及び作業手段３と加工したい表面１２との間の押し付け力にも依存している。特にこれらの因子は、その都度の摩滅片が、循環する作業手段３を介して、循環する作業手段３の、作業平面１００内を延在するその都度の作業域から排出されるのか、そして排出される場合どの程度排出されるのかについても決定的である。また、これらの因子は、その都度の摩滅片が、特に材料及び温度に依存して、作業手段と結合するのか、そして結合する場合はどの程度結合するのかについても決定的である。摩滅片の結合は、場合によってはその作業構造を使用できないものとしてしまう。これは、鈍化、凝着又は付着等によって起こる。
【００１９】
上述の悪影響、特に目詰まり、凝着及び／又は付着の可能性を排除するために、本発明では、作業平面１００、ひいては被加工物１３の表面１２から離れた領域において、励振アクチュエータ１５、特に超音波振動子を介して、作業手段に高周波振動が加えられる。振動印加領域としては、好ましくは実質的に支持されずに変向ロール６，７間を延在する、作業平面１００から離れた上側のロール間区分１０が考えられる。
【００２０】
本発明において予定される振動印加は、上側のロール間区分１０の背面側で、好ましくは少なくとも１つの条片状の、ロール間区分の長手方向に対して横方向に延在する伝達部材１４を介して実施される。伝達部材１４には、直接又は間接に励振アクチュエータ１５によって力が加えられている。励振アクチュエータ１５は、伝達部材１４と同様、上側のロール間区分１０と下側のロール間区分１１との間のフリースペースに配置されていてもよいし、機械ハウジング８に対して側方に配置されている場合は、伝達部材１４に結合されていてもよい。さらに本発明の範囲には、励振アクチュエータ１５自体が作業手段３に作用し、例えば条片状に形成されている場合は、伝達部材１４と同様に、上側のロール間区分１０の背面に作用する態様も含まれる。伝達部材１４、場合によっては直接作業手段３に作用する励振アクチュエータ１５が、励振アクチュエータ１５の励振時にのみ作業手段３への接触負荷が生じ、そうでなければ作業手段３が伝達部材１４あるいは励振アクチュエータ１５から離れて位置するように、作用手段３に対して配置されていると、作業手段３に対して特に効率的にノック状の力が加えられる。
【００２１】
相応に、本発明の範囲内において、振動励起は、磁気式又は誘導式に、このために設けられた励振アクチュエータを介して実施可能である。
【００２２】
支持装置５及び作業手段３の、広範囲に機械ハウジング８により包囲された本発明における格納は、好ましくは、作業手段３から励振アクチュエータ１５を介して直接的に又は伝達部材１４の介在下で間接的に引き離された、特に飛散した異物を、特に直接的に、機械ハウジング８に配設された又は機械ハウジング８により収容された吸引装置を介して捕捉することを可能にする。吸引装置は、一般的な形式で構成かつ形成されていてよい。対応する捕集容器も機械ハウジング８に対して解離可能又は分離可能に設けられていてよい。図１は、このような吸引装置を概略的に、ブロアの形態で、符号１６を付して示してある。ブロア１６は、好ましくは支持装置５の駆動モータ９を介して連動される。ブロア１６を介して、上側のロール間区分１０に沿って延びる空気案内が強制される。
【００２３】
この場合、吸引開口１８が、研削ベルト４、場合によっては研磨ベルトとして形成される作業手段３が作業平面１００から上昇し、支持装置５の変向ロール６を介して機械ハウジング８内に進入する、機械ハウジング８の端部に設けられると有利である。その結果、一方では、作業手段３を介して連行される摩滅片が作業領域から吸引され、他方では、吸引流が、矢印２２により概略的に示すように、上側のロール間区分１０を介して、好ましくは特に機械ハウジング８の側方に設けられる出口開口１９まで案内される。その際、特に、出口開口１９に隣接する領域で、摩滅片の捕集が実施されてもよい。捕集は、例えば、出口開口１９を有する管体に接続されている捕集バッグで実施される。場合によっては、ハウジング８内に組み込まれた集塵が行われてもよい。実質的に作業平面１００内を延在する下側のロール間区分１１の領域における作業手段３の循環方向１７は、図示のベルトサンダ２の作業方向２０に対して逆向きである。
【００２４】
より良好な取り扱いのために、ベルトサンダは、機械ハウジング３の側方に設けられた把手を有していてもよい。
【００２５】
これにより、本発明により、被加工物に対する、研削ベルトの側にある作業平面１００外、特に空走するベルト領域において、励振アクチュエータ、特に圧電素子を介して高周波振動に直接又は間接に曝され、とりわけ研削ベルトを堆積物から解放し、ひいては研削ベルトの作業構造を維持しておくことが可能な、好ましくは手持ち形の、電気的に駆動されるベルトサンダが提供される。
【図１】
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